- •«Национальный исследовательский томский политехнический университет»
- •Лабораторная работа № 1
- •II. Определение механических свойств
- •III. Физические методы исследования
- •IV. Металлографический анализ
- •Исследование макроструктуры (макроанализ)
- •Микроскопический анализ (микроанализ)
- •Содержание отчета:
- •Вопросы для входного контроля:
- •Травление микрошлифов
- •Определение твердости металлов и сплавов
- •Задания и методические указания
- •Содержание отчета
- •Приложение 1
- •Кристаллизация. Ее влияние на структуру
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •2. Наклеп и рекристаллизация металлов
- •Температура Тр
- •Температура нагрева
- •По изменению твердости при нагреве
- •Величина зерна
- •Деформация
- •Задания для выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Диаграмма с полной нерастворимостью компонентов в твердом состоянии
- •2. Диаграмма с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •3. Диаграмма состояния с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •4. Диаграмма состояния с образованием химического соединения между компонентами
- •5. Диаграмма состояния с фазовым превращением в твердом состоянии
- •Задание для выполнения работы
4. Диаграмма состояния с образованием химического соединения между компонентами
Если в процессе кристаллизации компоненты образуют устойчивое химическое соединение, то оно играет роль самостоятельного компонента в системе. С учетом этого, любую диаграмму с химическим соединением можно анализировать, разложив ее условно на более простые диаграммы, аналогичные рассмотренным выше.
На рис. 7 показана диаграмма с образованием химического соединения АmDnмежду компонентами А иD.
Эту диаграмму условно можно разделить на 2 простых диаграммы: А–AmDn и AmDn–D (линии ликвидус abcи сdf, линии солидусkbmиndef). Первая из них - типичная диаграмма с полной нерастворимостью компонентов в твердом состоянии, а вторая – диаграмма с ограниченной растворимостью компонентов. С учетом этого и указаны фазы в областях диаграммы на рис. 7.
В этой системе 2 эвтектики (точки «b» и «d»); одна из них - Э1- состоит из кристаллов А + АmDn, а другая - Э2- из кристаллов АmDn +. Компонент А ограниченно растворяется вDс образованием твердого раствора. Как видно из рис. 7, для сплавов в правой части системы возможна упрочняющая термическая обработка (закалка и старение).
Рис. 7
5. Диаграмма состояния с фазовым превращением в твердом состоянии
Если один или оба компонента при нагревании и охлаждении в твердом состоянии меняют свое кристаллическое строение, то это сказывается на виде диаграммы. На ней появляются дополнительные линии, характеризующие изменение кристаллической решетки компонентов и их взаимодействие после такого изменения с образованием новых фаз в твердом состоянии.
Такая диаграмма показана на рис.8.
Рис. 8
Для удобства рассмотрения эту диаграмму условно можно разделить на две, первая из которых – верхняя часть диаграммы, показывающая процессы, идущие при кристаллизации жидкости (сверху и до линии сdf). Это диаграмма с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Вторая условная диаграмма – это нижняя часть системыB-K, показывающая процессы, идущие в сплавах в твердом состоянии (ниже линии солидусab). Это диаграмма с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии.
При рассмотрении этих условных простых диаграмм следует использовать знания по вышеизложенному материалу. В системе B-Kимеются 2 типа твердых растворов:- твердый раствор с неограниченной растворимостью компонентов и– твердый раствор с ограниченной растворимостью компонентаKвB. Предел растворимости составляетx2при температуреt1и x1при комнатной температуре. Отличаются эти твердые растворы кристаллическим строением.
В точке «c» происходит изменение кристаллической решетки компонента В, а в точке «f» - компонентаK. При охлаждении сплавов на линии сdfначинается превращение твердого растворав другие фазы (в связи с изменением кристаллической решетки компонентов). При этом в сплавах с концентрацией до x3(левая часть диаграммы) образуются кристаллы твердого раствора, а в сплавах с концентрациейKбольше x3- кристаллы компонентаK. Заканчивается это превращениена линии mdnпри температуреt1образованием механической смеси типа эвтектической (такая смесь называетсяэвтектоидной) из кристаллов твердого раствораи компонентаK. Линияmeпоказывает предельную растворимостьKв твердом растворев зависимости от температуры.
Как видно из рис. 8, для сплавов таких систем можно проводить упрочняющую термическую обработку.